24工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置2007年第1期現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在循環(huán)水處理中的應(yīng)用俞梅孫娜漲張麗芳大連交通大學(xué)電氣信息學(xué)院遼寧大連116028)摘要:主要論述了一種循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬裝置現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)安全可靠操作界面友好能滿足循環(huán)水處理的自動(dòng)控制要求具有顯著的節(jié)能效果。關(guān)鍵詞猸環(huán)水; ab VIE W oPC服務(wù)器微型消息總線(MMB);中圖分類號(hào)貍TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):000-0682(2007)1-0024-03Application of Feildbus technology in circulating water treatmentDepartment of Electricity and Information Dalian Jiaotong University Liaoning Dalian 1 16028)Abstract This passage introduces a project on circling water simulate equipment base on Fiuldbuscontrol system. This system with safety capability friendly interface could be satisfied with all requirements of auto-control on water treatment. It obtained objective effects on energy saving applicationKey words circling water oPC server Lab vIEW micro message bu( mMB引言體、以計(jì)算機(jī)為中心的系統(tǒng)編程、組態(tài)、維護(hù)、監(jiān)控等功能為一體的工作平臺(tái)。該文設(shè)計(jì)采用的就是基于在化工、制藥、冶煉等工業(yè)中對(duì)污水的處理是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的控制系統(tǒng)至關(guān)重要的問(wèn)題。工業(yè)水處理的要求是既能最大限度地節(jié)約工業(yè)冷卻水及藥劑量,又能有效地防止設(shè)1現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)備的腐蝕和結(jié)垢減少對(duì)環(huán)境的污染。一般都預(yù)先循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬裝置現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)構(gòu)成如采用一套模擬實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)模擬整個(gè)循環(huán)水處理的過(guò)圖1所示:上層是由OPC服務(wù)器、 LabVIEW DSC和程采用監(jiān)測(cè)換熱器的方法模擬生產(chǎn)裝置換熱器的下載調(diào)試程序組成的上位機(jī)系統(tǒng);下層是由智能測(cè)操作條件采用飽和蒸汽作為熱介質(zhì)運(yùn)行一段時(shí)間控組件構(gòu)成的下位機(jī)系統(tǒng)。后取下測(cè)算污垢熱阻,從而計(jì)算所需要的藥劑量。然而循環(huán)水處理工藝是一個(gè)多參量(溫度、流量、下載與abVIEW DSCpH值等)多任條泵的關(guān)斷風(fēng)門閥門開(kāi)度等)的調(diào)試程序oP服務(wù)器系統(tǒng)因此需要一個(gè)具有智能監(jiān)控和綜合管理功能嵌入式網(wǎng)關(guān)為一體的系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行管理使之安全可靠地運(yùn)行。上位機(jī)系統(tǒng)隨著電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技cAN總線微型控制系統(tǒng)術(shù)的發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS)以其全數(shù)字、全分散、全開(kāi)放的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)成為21世紀(jì)工控領(lǐng)域的新智能組件]…[智能組件代主流產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)總圖1整個(gè)控制系統(tǒng)線控制系統(tǒng)是以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為核心,以基于現(xiàn)場(chǎng)11上位機(jī)系統(tǒng)總線的智能LO、智能傳感器或智能儀表為控制主中國(guó)煤化工網(wǎng)關(guān)是采用CAN網(wǎng)卡CNMH③線與以太網(wǎng)之間的協(xié)收稿日期2006-06-12基金項(xiàng)目遼寧省教育廳重大項(xiàng)目工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)智能化設(shè)備議轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)工業(yè)PC機(jī)與CAN總線的通信功能。的嵌入式構(gòu)件平臺(tái)研究”基金資(202031003)網(wǎng)卡是上位機(jī)上運(yùn)行的監(jiān)控軟件與現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控組作者簡(jiǎn)介俞椒(1982-),女碩土生主要研究方向?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)件的軟件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的橋梁具有上位機(jī)、現(xiàn)總線控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用場(chǎng)智能測(cè)控組件之間的數(shù)據(jù)交換現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控組2007年第1期工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置件故障檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)鐘的確定等功能OPC通信協(xié)議就要求運(yùn)行一個(gè)OPC服務(wù)器。這里上位機(jī)采用基于 LabVIEW dSC的監(jiān)控軟件。用的OPC服務(wù)器是 Matrikon公司的該 OPC ServerLabⅤEW( Laboratory Virtual Instrument Engineering的接口定義符合OPC規(guī)范主要由 OPC Serve服Workbench)是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)的簡(jiǎn)務(wù)器)對(duì)象、 Group(組)對(duì)象、Iem(項(xiàng))對(duì)象組成稱它是目前國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的虛擬儀器開(kāi)發(fā)環(huán)其服務(wù)器配置文件以.xml為擴(kuò)展名。它支持應(yīng)用境之-。 Labview的最大特色是采用編譯型圖形層所用的 MODBUS協(xié)議通過(guò)物理接囗RS232傳送化編程語(yǔ)言-G語(yǔ)言( Graph Programmin),它與數(shù)據(jù),整個(gè)通信過(guò)程可以簡(jiǎn)單地理解為:abⅤIEWPascal Basic等傳統(tǒng)語(yǔ)言最大的區(qū)別在于傳統(tǒng)編程將要發(fā)布的數(shù)據(jù)先送到OPC服務(wù)器然后OPC服語(yǔ)言用文本語(yǔ)言編程程序的執(zhí)行依賴于文本所描務(wù)器通過(guò)串口RS232傳給底層設(shè)備匯abⅤEW讀現(xiàn)述的指令洏I(yè)aⅤEW使用圖形語(yǔ)氜即各種圖標(biāo)、場(chǎng)數(shù)據(jù)就是將傳到OPC服務(wù)器中的數(shù)據(jù)讀上來(lái)并圖形、符號(hào)、連線等)以框圖的形式編寫(xiě)程序。在前面板顯示出來(lái)2。LabvIew作為上位監(jiān)控軟件可以實(shí)現(xiàn)以下功1.3下位機(jī)系統(tǒng)能漖據(jù)采集與流程顯示實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)曲線顯嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng),它包括硬件和示故障診斷和事故報(bào)警數(shù)據(jù)存儲(chǔ)瀏覽及報(bào)表打印軟件兩部分。硬件包括處理器/微處理器、存儲(chǔ)器及功能友好的人機(jī)交互等等。但是用 LabVIeW實(shí)外設(shè)器件和O端口、圖形控制器等。軟件包括嵌現(xiàn)事故報(bào)警、系統(tǒng)事件發(fā)生、實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)曲線顯入式操作系統(tǒng)與架設(shè)在其上的應(yīng)用軟件3。嵌入示及安全性功能時(shí)都是通過(guò)復(fù)雜編程實(shí)現(xiàn)的因式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。設(shè)計(jì)中下位機(jī)采此對(duì)于不熟練 LabVIEW的用戶來(lái)說(shuō),相對(duì)較難。用的就是以三合儀表公司開(kāi)發(fā)的智能測(cè)控組件鑒于此NI公司推出了 LabVIEw的附加模塊SHCAN6XXX為硬件以微型消息總線(MMB)為軟數(shù)據(jù)記錄監(jiān)控模塊 DSC Datalogging and Supervisory件的嵌入式系統(tǒng)Control module)此模塊是專為過(guò)程控制設(shè)計(jì)的,它1.3.1下位機(jī)硬件的設(shè)計(jì)提供了實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制軟件所必需的控件和功能模智能測(cè)控組件 SHCAN6XXX是選取T公司生塊如實(shí)時(shí)歷史趨勢(shì)圖、報(bào)警、數(shù)據(jù)報(bào)表等等。因此,產(chǎn)的TMS320F2812DSP作為核心處理器內(nèi)部軟件利用 LabVIEW+DsC"的設(shè)計(jì)方法來(lái)開(kāi)發(fā)監(jiān)控軟包括實(shí)時(shí)嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)、構(gòu)件庫(kù)以及以構(gòu)件在上述功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中既操作簡(jiǎn)單又無(wú)需件裝配序列形式存在的應(yīng)用軟件4。O板的全部大量的編程工作,更能節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間提高開(kāi)發(fā)效功能包括以下部分模擬量輸λ(AⅠ)最多16路、模率擬量輸出(AO)多12路、開(kāi)關(guān)量輸入(D1)和開(kāi)關(guān)1.2OPC服務(wù)器量輸出(DO)加起來(lái)最多29路、頻率輸入FI)路OPα ole for process control)采用客戶機(jī)/服務(wù)CAN通信、RS232通信隊(duì)從而可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的器的結(jié)構(gòu)基于 Microsoft的 COM/DCOM對(duì)象模型采集、分析計(jì)算和控制顯示功能。并且采用了由實(shí)和 ActiveX技術(shù),該技術(shù)完全支持分布式應(yīng)用和異時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件、任務(wù)級(jí)組態(tài)軟構(gòu)環(huán)境下應(yīng)用程序之間軟件的無(wú)縫集成和互操作件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等構(gòu)成的現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控儀表軟件集性。OC給控制系統(tǒng)應(yīng)用程序之間的通訊建立了成技術(shù)支持在線組態(tài)。個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)在控制設(shè)備與控制軟件之間建立了1.3.2下位機(jī)軟件的實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存取規(guī)范這個(gè)接口規(guī)范不但能夠應(yīng)用MMB工程始于1998年灼現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)于單臺(tái)計(jì)算機(jī)而且可以支持網(wǎng)絡(luò)上分布式應(yīng)用程中的現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控構(gòu)件″的研制而提岀的軟件構(gòu)序之間的通訊以及不同平臺(tái)上應(yīng)用程序之間的通件模塊加組態(tài)序列構(gòu)成軟件解空間”的軟件設(shè)計(jì)思想構(gòu)件服務(wù)——消息序列”模式進(jìn)行了充在該控制系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信任務(wù)采用分研中國(guó)煤化工B軟件系統(tǒng)提出了基了一種 LabvieW+OPC"的方法由于 LabvIeW軟于消CNMH吉構(gòu)。件平臺(tái)支持 DataSocket技術(shù) DataSocket技術(shù)是一種MMB嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件編程語(yǔ)言引入IEC能很容易地通過(guò)各種連接傳送測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)61499標(biāo)準(zhǔn)JEC61499標(biāo)準(zhǔn)定義了一整套獨(dú)立于具數(shù)據(jù)共享的技術(shù)。體實(shí)現(xiàn)方式的、設(shè)計(jì)模塊化的、可重用的、分布式的DataSocket技術(shù)支持oPC通信協(xié)議,要使用工業(yè)過(guò)程測(cè)控系統(tǒng)( IPMCS)舶的基本概念和思路采26工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置2007年第1期用魯棒的、可重用、即插即用的軟件組件——功能塊功能現(xiàn)場(chǎng)裝置中運(yùn)行的組態(tài),可以通過(guò) MIMBIDEFunction block)作為分布式應(yīng)用的主要模塊。系進(jìn)行調(diào)試。統(tǒng)設(shè)計(jì)者可根據(jù)控制功能需要選擇特定功能塊并MMBIDE以 Editplus Text Editor軟件為平臺(tái)通按照IFC61499標(biāo)準(zhǔn)將其輸入輸岀通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連形過(guò)其提供的配置用戶工具”菜單可以將INⅤA虛成完整的工業(yè)應(yīng)用從而構(gòu)建面向?qū)ο蟮?、全開(kāi)放擬機(jī)、組態(tài)和參數(shù)下載程序及參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控控件外的、全分布的新型工業(yè)控制系統(tǒng)掛到用戶工具欄中,方便用戶使用。 MMBIDE具有MMB是一種基于CAN總線開(kāi)發(fā)的分布式現(xiàn)場(chǎng)以下功能總線控制系統(tǒng)圖2為MMB的總體結(jié)構(gòu)圖它將軟(1)組態(tài)源程序編輯、編譯、調(diào)試件構(gòu)件技術(shù)應(yīng)用于實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)使系統(tǒng)具有很2)參數(shù)源程序編輯、編譯好的裁剪性即用戶可以根據(jù)特定的需求選擇系統(tǒng)3通信源文件編輯、編譯;提供的構(gòu)件從而靈活實(shí)現(xiàn)自己的系統(tǒng)。MMB嵌入(4)組態(tài)下載式系統(tǒng)應(yīng)用軟件的功能模塊庫(kù)是各種控制和算法的(5)參數(shù)下載集合有17大類120種特定的功能模塊實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(6)實(shí)時(shí)參數(shù)顯示。庫(kù)具有2048點(diǎn)各種類型的控制運(yùn)行參數(shù)是系統(tǒng)參數(shù)、功能模塊工作參數(shù)、控制參數(shù)運(yùn)行變量等的集2結(jié)束語(yǔ)合該文闡述了循環(huán)水動(dòng)態(tài)模擬裝置的整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總RS-232CPC|現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控軟件(下載組線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),包括了上下位機(jī)的設(shè)計(jì)服務(wù)器態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控)以及上下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)RS-232C類組態(tài)軟件(實(shí)時(shí)監(jiān)服務(wù)器腔:Fⅸ和 Lab view等)使得系統(tǒng)功能完善操作界面簡(jiǎn)單很大程度上提高了循環(huán)水處理的自動(dòng)化程度。該控制系統(tǒng)的運(yùn)行表sPI總線擴(kuò)展EEPROM明在保證設(shè)備正常運(yùn)行的同時(shí)也為工廠節(jié)約了大CAN總線量的資金。參考文獻(xiàn)CAN-Ethernet ITMS320C2812 TMS320C2812網(wǎng)橋更件內(nèi)核硬件內(nèi)核[1]楊樂(lè)平,李海濤. LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]北圖2MMB體系結(jié)構(gòu)京電子工業(yè)出版社2002[2]喬毅袁愛(ài)進(jìn)唐明新等.基于 LabVIeW和OPC的MMB集成開(kāi)發(fā)環(huán)境( MMBIDE是MMB針對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)J]控制工程2005(3):53-15用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者需要開(kāi)發(fā)的進(jìn)行構(gòu)件裝配和測(cè)試的軟件,它為用戶提供了項(xiàng)目前期組態(tài)編輯、編譯、下載,[3]卞正剛論嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展J]儀器儀表與分析檢測(cè)2004(1)1-3以及后期組態(tài)調(diào)試的軟件平臺(tái)。操作人員根據(jù)工程[4]何蘇勤王忠勇TMs3202000系列DSP原理及實(shí)用實(shí)際要求現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行構(gòu)件裝配(即組態(tài))通過(guò)集成開(kāi)技術(shù)M]北京電子工業(yè)出版社2003發(fā)環(huán)境用戶工具欄中外掛的INVA虛擬機(jī)編譯成智[5]黃方王智.基于IEC61499和設(shè)計(jì)模式的控制系能儀表可以識(shí)別的機(jī)器代碼再使用用戶工具欄中統(tǒng)設(shè)計(jì)方流J]信息與控制2005(2)75-80外掛的組態(tài)下載和參數(shù)下載程序通過(guò)OPC服務(wù)器[6]袁愛(ài)進(jìn)微型消息總線系z(mì)大連大連三合儀表下載到智能儀表中使智能儀表可以實(shí)現(xiàn)各種控制2004第三屆全國(guó)工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委劉霜秋主任在會(huì)上做了重要指示并通報(bào)了國(guó)家員會(huì)(SAC/TC124)第四次全體委員會(huì)議于2006年標(biāo)準(zhǔn)化工作在十一五”期間的兩個(gè)發(fā)展階段目標(biāo)10月24日~10月27日在重慶西南大學(xué)舉行。國(guó)和十二項(xiàng)重點(diǎn)保訐措施家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)高新技術(shù)部劉霜秋主任、谷曉中國(guó)煤化工示委會(huì)所做的主要工作宇處長(zhǎng)、機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所薛以CNMHG會(huì)議審查了涉及儀表平所長(zhǎng)、西南大學(xué)黎小龍副校長(zhǎng)、北京分析儀器研系統(tǒng)功能安全和可編程儀器接口等內(nèi)容的五項(xiàng)國(guó)家究所鄭增德所長(zhǎng)、西安工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所劉耀標(biāo)準(zhǔn)。會(huì)議特邀IEC/TC65主席 Roland heidel先生武所長(zhǎng)、西南大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院劉楓副院做了IC/^T℃65結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展情況的報(bào)長(zhǎng)等出席了本次會(huì)議。參加會(huì)議的代表共有90告